DE2813717A1

DE2813717A1 - Verfahren zum herstellen von metallgusstuecken

Info

Publication number: DE2813717A1
Application number: DE19782813717
Authority: DE
Inventors: Frank Stuart Death
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1977-03-31
Filing date: 1978-03-30
Publication date: 1978-10-05
Also published as: AU3464678A; JPS53131916A; JPS6039729B2; TR20268A; IT7848708A0; ATA226478A; BR7801963A; AT376454B; SE7803592L; CH621953A5; FI780978A7; IT1102498B; NZ186831A; NO157606B; NO157606C; AU518013B2; FR2385467A1; AR216787A1; NL179300C; MX5384E

Description

L-1O943-G

UNION CARBIDE CORPORATION
270 Park Avenue, New York, N.Y. 10017, V.St.A.

Verfahren zum Herstellen von Metallgußstücken

Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung von Metallgußstücken; sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Verbesserung der Güte von Gußstücken durch pneumatisches Raffinieren der Schmelze vor dem Gießvorgang.

Metallische Gegenstände lassen sich in Abhängigkeit von ihrem Herstellungsverfahren in zwei Produktklassen unterteilen, und zwar in geschmiedete oder auf andere Weise mechanisch verformte Produkte und gegossene Produkte. Geschmiedete oder in anderer V/eise mechanisch verformte Teile werden gefertigt, indem zunächst schmelzflüssiges Metall in eine Form gegossen und das dabei erhaltene Zwischenprodukt dann durch Walzen, Ziehen, Extrudieren oder Schmieden mechanisch bearbeitet oder verformt wird. Im Gegensatz dazu erfolgt die Herstellung von Gußteilen ohne die zweite Verfahrensstufe, d.h. ohne die mechanische Ver-

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formung des erstarrten Produkts. Während Gußteile im allgemeinen wärmebehandelt werden und auch im Anschluß an den Gießvorgang mechanisch gereinigt, maschinell bearbeitet oder ausgebessert werden können, erfahren sie keine plastische Verformung.

Dieser Unterschied zwischen einem mechanisch verformten und einem gegossenen Produkt, d.h. das Vorhandensein oder Fehlen einer mechanischen Verformung, ist extrem wichtig, weil er dem Hersteller von mechanisch verformten Produkten Gelegenheit gibt, verschiedene Fehler, die sich während der Erstarrung eingestellt haben können, zu korrigieren oder zu beseitigen. Es ist beispielsweise bekannt, daß erstarrte Blöcke aus unberuhigtem Stahl zwar sehr gute Oberflächeneigenschaften haben, jedoch unter der Oberfläche kleine Gasblasen aufweisen können. In ähnlicher Weise liegt bei den meisten stranggegossenen Stahlprofilen ein Mittelbereich mit Schwindungsporosität vor. Dessen ungeachtet werden diese Blasen und Porositätsbereiche während des anschließenden Walzens fast vollständig beseitigt; das mechanisch verformte Endprodukt ist praktisch frei von Anzeichen auf die ursprüngliche Porosität.

In ähnlicher Weise stellen Oberflächenfehler in Blöcken, Brammen und Knüppeln für den Hersteller von mechanisch verformten Produkten kein Problem dar, weil es sich dabei um Zwischenprodukte handelt, die eine erhebliche mechanische Nachbearbeitung und

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plastische Deformation vor ihrem Versand erfahren. Wenn ferner Oberflächenfehler auftreten, lassen sie sich durch Schleifen oder Flämmen leicht beseitigen, bevor die weitere mechanische Verarbeitung erfolgt. Im Gegensatz dazu ist die Oberflächengüte von Gußstücken sehr wichtig, weil Gußstücke ein Endprodukt darstellen und jeder Fehler durch kostspieliges und zeitraubendes Handschleifen, Zurichten oder Abmeißeln beseitigt werden muß. Der so verursachte Hohlraum muß dann durch Schweißen oder Auftragen von Metall wieder ausgefüllt werden. Oberflächenausbesserungen können ferner die Dimensionsgenauigkeit und die mechanischen Eigenschaften des Gußstückes beeinträchtigen.

Weil Blöcke, Brammen und Knüppel Zwischenprodukte darstellen, lassen sich daher gewisse Oberflächenfehler und interne Fehler tolerieren, während dies für Gußstücke nicht der Fall ist, weil Gußstücke unmittelbar in ihre endgültige Gestalt gegossen werden .

Die Metallgießereitechnik hatte daher lange Zeit unter einer Reihe von schwierigen Problemen zu leiden, die durch unbefriedigende Gußstücke verursacht waren. Diese Probleme sind sowohl auf Oberflächenfehler als auch auf interne Fehler zurückzuführen. Viele Oberflächenfehler können zwar mit Hilfe der vorstehend genannten kostspieligen Nachbearbeitungsverfahren ausgebessert werden; Gußstücke mit internen Fehlern müssen dagegen häufig verschrottet, umgeschmolzen und umgegossen werden. Einige der

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häufig auftretenden Oberflächenfehler von Gußstücken sind Warmrisse, Oberflächenrisse, rauhe Oberfläche und Gußblasen oder Lunker, deren Größe von Mikrolunkern bis Makrolunkern reicht. Im allgemeinen liegt für die letztlichen Ursachen dieser Fehler keine ausreichende Erklärung vor. Infolgedessen erfordern Schmelz- und Gießvorgänge eine umfangreiche Erfahrung und viele empirische Untersuchungen, wenn befriedigende Gußstücke erhalten werden sollen. Interne Fehler sind in erster Linie auf Porosität und Einschlüsse zurückzuführen, die die mechanischen Eigenschaften von Gußteilen nachteilig beeinflußen, d.h. insbesondere die Festigkeit, die Duktilität, die Zähigkeit und die Schlagfestigkeit. Diese Fehler dürften, ebenso wie eine Reihe anderer Mangel, zu denen Versprödung, Alterungshärtung und das Vorliegen von Fischaugen oder weißen Flecken gehören, mit dem Vorhandensein von unkontrollierten Mengen an Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Phosphor und Schwefel in der Schmelze zusammenhängen. Infolgedessen hat man in der Gießereitechnik seit langem versucht, einwandfreie Gußstücke mit niedrigen oder vorbestimmten Gehalten an diesen fünf Elementen zu erzeugen. Bei der Herstellung von Gußstücken aus rostfreiem Stahl, wo die Korrosionsbeständigkeit von hervorragender Wichtigkeit ist, besteht außerdem häufig das Bestreben, fehlerfreie Gußteile mit niedrigen Kohlenstoffgehalten auszubilden.

Gußfehler werden herkömmlicherweise durch Nachbearbeitungsvorgänge ausgebessert. Die meisten dieser Arbeiten sind in hohem

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Maße arbeitsintensiv und infolgedessen sehr kostspielig. Außerdem besteht ein großer Teil der Nachbearbeitung aus Schleifvorgängen, die Staub erzeugen, der gesundheitsschädlich sein kann. Ein Teil der Gußstücke läßt sich jedoch nicht ausbessern, weil die kritische Anwendung des betreffenden Teils dies nicht gestattet. In solchen Fällen muß das fehlerbehaftete Gußstück verschrottet werden. In der Gießereitechnik hat man daher seit langem nach einem Verfahren gesucht, das Gußstücke sowohl hinsichtlich ihrer Oberflächengüte als auch ihrer physikalischen Eigenschaften verbessert.

In der Gießereitechnik wurden verschiedene Techniken eingesetzt, um Schmelzen vor dem Vergießen zu raffinieren und damit die Güte der erhaltenen Gußteile zu verbessern. Zu der Endstufe des Schmelzvorganges gehört oft eine Reinigungs- oder Raffinierbehandlung, deren Aufgabe es ist, das Mikrogefüge und die Reinheit des Gußstückes zu beeinflussen. Im Rahmen solcher Behandlungen werden für gewöhnlich Gase eingeblasen oder dem Ofen oder der Transportpfanne gewisse Reagenzien zugesetzt. Zu solchen Behandlungen können Entkohlung, Entphosphorisierung, Desoxidation, Entschwefelung und Entgasung gehören.

Bisher erfolgte die Entkohlung von schmelzflüssigem Stahl für Gußteile in der Regel dadurch, daß Sauerstoff in die Schmelze durch eine sich verbrauchende Lanze hindurch eingeblasen wurde, die durch eine Öffnung in den Ofen eingeführt wurde. Diese Art der Entkohlung ist jedoch vor allem für den Stahlwerker gefähr-

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lieh, weil er heißem Metall und Funken ausgesetzt wird und weil er die Lanze normalerweise von Hand hält, was leicht zu Unfällen führen kann. Des weiteren ist diese Art der Entkohlung häufig ungenau, weil der gesamte Sauerstoff nicht immer mit dem Bad reagiert. Daher ist es oftmals notwendig, den geschmolzenen Stahl nachzublasen, weil anfänglich unzureichend Kohlenstoff beseitigt wurde. Schließlich neigen diese bekannten Entkohlungsverfahren dazu, in großem Umfang Dämpfe und Rauch zu erzeugen, was gesundheitsgefährdend und umweltschädlich ist.

Weil bekanntlich das Vorhandensein von Sauerstoff für die Eigenschaften von GuSteilen schädlich ist, wird in Gießereien das schmelzflüssige Metall vor dem Vergießen im allgemeinen desoxidiert. Außerdem ist eine Desoxidation für gewöhnlich erforderlich, um die Bildung von Gußblasen während der Erstarrung zu verhindern. Dies geschieht in der Regel durch die Zugabe von bekannten Desoxidationsmitteln, wie Silicium oder Aluminium, und auch durch Einbringen von Spezialdesoxidationsmitteln wie "Calcibar" und "Hypercal" . Für die Herstellung von fehlerfreien·, zähen Gußteilen ist es wichtig, vor dem Vergießen eine gut desoxidierte Schmelze auszubilden.

Die Entschwefelung von schmelzflüssigem Stahl für Gußteile geschah bisher in der Regel dadurch, aaß im Ofen basische Schlacken gebildet wurden, d.h. Schlacken, die ein hohes Verhältnis von Kalk zu Siliciumdioxid oder von Kalk zu Aluminiumoxid enthalten,

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und daß anschließend die Schlacken mit gut desoxidiertem Metall gemischt wurden. Das Gleichgewicht zwischen der Schlacke und dem Metall bewirkt, daß der Schwefel von dem Metall in die Schlacke übergeht. Dieser Prozess ist sehr langsam; er erfordert oft mehrere Stunden, insbesondere wenn sehr niedrige Schwefelgehalte (d.h. unter 0,005 %) erwünscht sind. Häufig ist es erforderlich, die Schlacke zu beseitigen und eine neue Schlacke auszubilden. In einigen Fällen muß dies mehrmals wiederholt werden, um den gewünschten niedrigen Schwefelgehalt zu erzielen. Dieses Vorgehen ist sehr arbeitsaufwendig und zeitraubend; der Schmelzer wird geschmolzenem Metall und gesundheitsschädlichen Dämpfen in unnötig starkem Umfang ausgesetzt. Eine andere und wesentlich kostspieligere Entschwefelungstechnik besteht darin, dem Ofen unmittelbar vor dem Abstechen oder der Transportpfanne teure Schwefelausspülelemente, beispielsweise Calcium, Magnesium oder Seltenerden, zuzusetzen. Der Kostenaufwand dieses Vorgehens und das Fehlen von reproduzierbaren Ergebnissen, sprechen gegen eine Anwendung in größerem Maßstab.

Zu bekannten Entgasungsbehandlungen gehören Vakuumschmelzen, Vakuumentgasen und Entgasen in der Weise, daß Spülgase, beispielsweise Argon, durch die Schmelze hindurchgeblasen werden. Eine Argonentgasung in der Pfanne vor dem Vergießen kann zwar die Qualität von Gußteilen verbessern, indem der Wasserstoff- und der Sauerstoffgehalt der Schmelze gesenkt werden; es werden jedoch nicht alle Verunreinigungen beseitigt; innerhalb der

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begrenzten verfügbaren Zeitdauer werden auch keine niedrigen Wasserstoffpegel erzielt. Weil die für das Entgasen verfügbare Zeitspanne durch den Wärmeverlust des Entgasungsgefäßes genau beschränkt ist, erwies es sich als unmöglich, den Gehalt an gelösten Gasen in einem für viele Anwendungsfälle ausreichenden Maße zu senken. Die Entgasung als solche beseitigt keinen Schwefel; außerdem kann es erforderlich werden, die Schmelze erneut zu erhitzen, um eine für das Vergießen ausreichende Fließfähigkeit zu erzielen.

Bisher wurden die oben erläuterten Maßnahmen in der Gießereitechnik in dem Bemühen eingesetzt, fehlerfreie Gußteile herzustellen. Diese bekannten Verfahrensweisen sind jedoch kostspielig, häufig ungenau oder nicht reproduzierbar, zeitraubend, im allgemeinen gesundheitsgefährdend und alles in allem ungeeignet, um die Bedürfnisse der Praxis zu erfüllen. Infolgedessen sind für gewöhnlich noch immer extensive Ausbesserungsarbeiten an Gußteilen nach dem Erstarren notwendig. Bei Gußteilen, die beispielsweise für Nuklearanwendungen bestimmt sind, überschreiten die Kosten für Inspektion und Ausbesserung häufig den Materialwert der Gußteile selbst.

Während der vergangenen 25 Jahre wurden von den Herstellern von mechanisch verformten Stahlprodukten große Fortschritte hinsichtlich einer Verbesserung der Verarbeitungsverfahren für schmelzflüssige Metalle erzielt, und zwar insbesondere durch Übernahme

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der jetzt geläufigen Raffinierverfahren wie das basische Sauerstoff-Aufblaskonverterverfahren, das AOD-Verfahren, das OBM- oder Q-BOB-Verfahren und das LWS-Verfahren. Diese Verfahren sind beispielsweise in den US-PSen 2 8CXD 631 , 3 252 790, 3 706 549, 3 930 843 bzw. 3 844 768 näher erläutert. Die Herstellung von mechanisch verformten Stählen mit vorbestimmten Gehalten an Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff ist jetzt auf wirtschaftliche Weise möglich, indem eines oder in Kombination mehrere der oben genannten Verfahren sorgfältig ausgewählt werden. In der Gießereitechnik wurden jedoch vergleichbare Fortschritte nicht erzielt. Es werden zwar Erzeugnisse mit niedrigen oder vorbestimmten Gehalten an einem oder vielleicht zwei der oben genannten sechs Elemente hergestellt; die Fertigung von Gußteilen mit niedrigen oder vorbestimmten Gehalten an allen sechs Elementen war jedoch bis jetzt nicht möglich; infolgedessen waren auch der Wert oder die Vorteile, alle sechs Elemente beherrschen zu können, bislang nicht bekannt.

Die pneumatische Behandlung von schmelzflüssigem rostfreiem Stahl für die Herstellung von mechanisch verformtem Stahl durch gleichzeitiges Einblasen von Argon und Sauerstoff in die Schmelze, ein Verfahren das allgemein als AOD-Verfahren bezeichnet wird, hat in rostfreie Stähle erzeugenden Stahlwerken verbreitete kommerzielle Aufnahme für die Fertigung von mechanisch verformten Produkten gefunden. Das grundlegende AOD-Raffinierverfahren ist aus der US-PS 3 752 790 bekannt. Eine

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Verbesserung dieses Verfahrens bezüglich eines programmierten Blasens der Gase ist in der US-PS 3 O46 1O7 beschrieben. Die Verwendung von Stickstoff in Kombination mit Argon und Sauerstoff zur Erzielung vorbestimmter Stickstoffgehalte ist aus der US-PS 3 754 894 bekannt. Eine Abwandlung des AOD-Verfahrens ist in der US-PS 3 867 135 erläutert; dabei werden Wasserdampf oder Ammoniak in Kombination mit Sauerstoff zum Raffinieren von schmelzflüssigem Metall benutzt.

Es ist festzuhalten, daß bislang keines der oben erwähnten pneumatischen Verfahren zum Raffinieren von Schmelzen in der Gießereitechnik für die Herstellung von Gußteilen eingesetzt wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Oberflächengüte, die interne Güte und die physikalischen Eigenschaften von Gußteilen zu verbessern. Es soll ein Verfahren zur Herstellung von Gußteilen durch pneumatisches Raffinieren der Schmelze vor dem Vergießen geschaffen werden. Die Ausbeute an brauchbaren Gußteilen soll gesteigert werden.

Es wurde gefunden, daß Gußteile von bisher nicht erreichter Qualität hergestellt werden können, indem die Schmelze in einem gesonderten Gefäß vor dem Vergießen pneumatisch raffiniert wird. Derartige Gußteile haben eine unerwartet überlegene Oberflächengüte und interne Güte.

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Ein Verfahren zum Herstellen von Fertigprodukte bildenden Metallgußstücken (Formgußstücken) mit verbesserter Oberflächen- und Innengüte, bei dem (a) vorbestimmte Chargenstoffe in einem Ofen geschmolzen werden, (b) die Schmelze raffiniert wird, (c) die Schmelze in eine Form gegossen wird, (d) die Schmelze in der Form zum Erstarren gebracht wird und (e) das Gußstück aus der Form entfernt wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß

(1) die Schmelze vom Schmelzofen in ein mit

mindestens einer eingetauchten Blasform versehenes Raffiniergefäß überführt wird und

(2) die Schmelze raffiniert- wird, indem (a)

in die Schmelze über die Blasform(en) ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch eingeblasen wird, das 10 % bis 90 % Verdünnungsgas enthält, und (b) danach über die Blasform(en) ein Durchblasgas in die Schmelze eingeblasen wird.

Vorzugsweise wird der sauerstoffhaltige Gasstrom von einem ringförmigen Strom aus einem Schutzfluid umgeben.

Der vorliegend benutzte Begriff "raffinieren" soll einen oder mehrere der folgenden Effekte einschließen: Entkohlung, Entphosphorisierung, Entschwefelung, Entgasung, Desoxidation, Gaslegieren, Verunreinigungsoxidation, Verdampfen von Verunreinigungen, Schlackeverringerung sowie Flotation und Homogenisierung

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von nichtmetallischen Verunreinigungen. Das vorliegend beschriebene Verfahren ist für das Raffinieren von beliebigen Eisen-, Kobalt- oder Nickelbasislegierungen geeignet; der Begriff "Metall" wird vorliegend in diesem Sinne benutzt.

Unter dem Begriff "Verdünnungsgas" sollen vorliegend ein oder mehrere Gase verstanden werden, die dem Sauerstoffstrom zugesetzt werden, um den Partialdruck des Kohlenmonoxids in den Gasblasen zu senken, die während der Entkohlung der Schmelze gebildet werden und/oder um die Sauerstoffzufuhrmenge zu der Schmelze zu ändern, ohne daß eine wesentliche Änderung der Gesamtdurchflußmenge der eingeblasenen Gase erfolgt. Zu geeigneten Verdünnungsgasen gehören Argon, Helium, Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserdampf und Kohlenwasserstof f gase , beispielsweise Methan, Äthan, Propan und Erdgas. Argon stellt das bevorzugte Verdünnungsgas dar.

Der vorliegend verwendete Begriff "Schutzfluid" soll ein oder mehrere Fluide umfassen, die das sauerstoffhaltige Gas umgeben und die Blasform sowie die umgebende feuerfeste Auskleidung gegen übermäßigen Verschleiß schützen. Zu geeigneten Schutzfluiden gehören Argon, Helium, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Kohlenwasserstof ffiuide (Gas oder Flüssigkeit) und Wasserdampf. Methan, Äthan, Propan oder Erdgas sind geeignete Kohlenwasserstoffgase. Dieselöl Nr. 2 stellt einen zweckentsprechenden flüssigen Kohlenwasserstoff dar. Vorzugs-

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weise wird Argon als Schutzfluid benutzt.

Unter dem Begriff "Durchblasgas" sollen vorliegend ein oder mehrere Gase verstanden werden, deren Funktion es ist, Verunreinigungen aus der Schmelze durch Verdampfung oder. Überführung in die Schlacke durch Einschluß in der Schlacke oder Reaktion mit der Schlacke zu beseitigen. Zu zweckentsprechenden Durchblasgasen gehören Argon, Helium, Stickstoff und Wasserdampf. Argon stellt das bevorzugte Durchblasgas dar.

Unter Gußstücken mit verbesserter oder überlegener Oberflächengüte werden Formgußstücke oder Fertigprodukte bildende Gußstücke verstanden, die im Vergleich zu bekannten Gußteilen weniger Reinigung, Schleifen, Abmeißeln, Schweißen oder andere Ausbesserung erfordern. Eine derartige verbesserte Oberflächengüte läßt sich als vermindertes Auftreten von Fehlern nachweisen, beispielsweise durch Farbstoffeindringversuche oder magnetische Oberflächenprüfung .

Unter Gußstücken mit verbesserter oder überlegener Innengüte werden Fertigprodukte bildende Gußstücke oder Formgußstücke verstanden, die im Vergleich zu bekannten Gußteilen eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen: geringeres Maß an Einschlüssen, kleinere Korngröße im frischvergossenen Zustand, verminderte Innenporosität, geringere Neigung zur Wasserstoffflockenbildung während maschineller Bearbeitung, vermindertes

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Auftreten von Fehlern bei Inspektion durch Röntgenverfahren oder bessere physikalische Eigenschaften, beispielsweise Zähigkeit.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die beiliegende Figur zeigt einen Querschnitt eines bevorzugten Raffiniergefäßes oder Konverters zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens.

Es war zu erwarten, daß die Anwendung einer pneumatischen Raffinierung für die Behandlung von Stahlschmelzen für Gußteile zu den meisten der chemischen Vorzüge führt, die beim Raffinieren von schmelzflüssigem Stahl für die Herstellung von mechanisch verformten Stahlprodukten erhalten werden. Insbesondere war zu erwarten, daß gewisse Verbesserungen der Innengüte zu erzielen sind durch bessere Desoxidation der Schmelze, bessere Abtrennung der Desoxidationsprodukte und Erzielung niedrigerer Schwefel- und Wasserstoffgehalte. Es wurde jedoch überraschenderweise festgestellt, daß eine pneumatische Raffinierung der vorliegend beschriebenen Art zu Verbesserungen der Oberflächengüte von Gußstücken führt, die alle Erwartungen übertreffen, daß Gußteile mit wesentlich verbesserter Festigkeit, Duktilität und Zähigkeit erhalten werden, und daß es möglich wird, Gußstücke aus niedrig legierten Stählen und Kohlenstoffstählen herzustellen, deren Güte diejenige von bekannten Gußteilen weit übertrifft.

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Das vorliegend erläuterte Verfahren gestattet es Gießereien befriedigende Gußstücke wesentlich verläßlicher herzustellen; außerdem können Gußteile mit höherer Qualität gefertigt werden. Insbesondere zeichnet sich die Oberfläche der erhaltenen Gußstücke durch weniger Risse und Warmrisse aus. Außerdem wurde gefunden, daß die Anwendung des vorliegenden Verfahrens zu einer glatteren Gußstückoberfläche führt, was das Ergebnis einer verminderten Wechselwirkung zwischen der Sandform und der Schmelze sein dürfte. Es zeigte sich ferner, daß die physikalischen Eigenschaften der Gußteile in unerwartetem Maße verbessert sind. Die Verbesserungen dürften in Verbindung stehen mit dem geringeren Ausmaß an Einschlüssen, der verminderten Wasserstoffflockenbildung und der kleineren Porosität, die bei Gußstücken anzutreffen sind, die entsprechend dem vorliegenden Verfahren hergestellt werden. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelter schmelzflüssiger Stahl hat bei gleicher Temperatur eine höhere Fließfähigkeit oder Fluidität als unbehandeltes Metall, was zu besseren Gußstücken führt, weil das* Metall in kleinere und komplizierter gestaltete Hohlräume einströmen kann als die nichtraffinierte Schmelze. Alternativ läßt sich die gleiche Fließfähigkeit bei niedrigerer Gießtemperatur erzielen. Auch dies trägt zu verbesserter Oberflächengüte der Gußteile bei.

Die vorliegend erläuterte pneumatische Raffinierbehandlung kann mit Vorteil bei beliebigen Eisen- oder Stahlschmelzen verwendet

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werden; sie läßt sich auch bei Kobalt- und Nickellegierungen benutzen, wie sie normalerweise für die Herstellung von Metallgußteilen vorgesehen werden. Das erläuterte Verfahren erwies sich jedoch als besonders günstig für die Behandlung von ferritischen und austenitischen rostfreien Stählen, niedriglegierten Stählen und Kohlenstoffstählen. Spezielle Vorteile werden im Falle von Gußteilen erhalten, die aus Stählen wie WC6 und HY8O gefertigt werden, die gegenüber Wasserstoffflockenbildung und Warmrissbildung empfindlich sind. Stähle hoher Festigkeit, wie beispielsweise HY13O, die normalerweise ein umfangreiches Abmeißeln, Schleifen, Schweißen zur Ausbesserung von Gußfehlern erfordern, werden durch das vorliegende Verfahren wesentlich verbessert, was beträchtliche Kosteneinsparungen bei der Nachbearbeitung zur Folge hat. Austenitische rostfreie Stähle wie CN7M, CH2O, CK2O, 31OL und 347L, die bisher ohne Riß- oder Mikrorißbildung extrem schwierig zu vergießen waren, können unter Anwendung des vorliegenden Verfahrens problemlos gegossen werden, ohne daß die Gefahr einer Rißbildung besteht.

Die Vorteile des vorliegenden Verfahrens, das für kleine, einfache Gußteile ebenso anwendbar ist wie bei komplizierten oder großen Gußstücken, sind von besonderer Bedeutung, wenn Hochqualitätsgußteile hergestellt werden, wie sie beispielsweise für Pumpen und Turbinen notwendig sind, die im Flugzeugbau, Schiffsbau und für Nuklearkraftanlagen eingesetzt werden.

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Zu weiteren Vorteilen, die sich zusätzlich zu den vorstehend erläuterten, überraschenden Ergebnissen aus der Anwendung des vorliegenden Verfahrens ergeben, gehören Einsparungen an Rohstoffen infolge von minimaler Oxidation an schmelztlüssigem Metall und die Möglichkeit, Chargenstoffe von geringerer Qualität einzusetzen. Ein gesteigerter Ausstoß ist ferner auf die größere Genauigkeit bei der Erzielung der angestrebten chemischen Zusammensetzung der Schmelze und auf weniger Ausschuß infolge verbesserter Qualität der Gußteile zurückzuführen.

Bei der praktischen Durchführung des vorliegenden Verfahrens kann das Schmelzen der Chargenstoffe in beliebiger bekannter Weise erfolgen. Zu den am weitesten verbreiteten Gießereischmelzöfen gehören mit Brennstoff befeuerte Herd- oder Tiegelöfen sowie Elektroöfen mit Widerstands-, Induktions- oder Lichtbogenbeheizung. Die beiden letztgenannten Ofentypen werden bevorzugt benutzt. Im Anschluß an das Schmelzen der Chargenstoffe wird die Schmelze mittels einer Pfanne überführt oder auf andere Weise in den pneumatischen Konverter nach Fig. 1 gegossen.

Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines bevorzugten Raffiniergefäßes 1 zur Verwendung im Rahmen des vorliegenden Verfahrens. Das Gefäß 1 weist einen äußeren Stahlmantel 2 auf, der mit einem Tragring 3 lösbar verbunden ist. Der Tragring und damit auch das Gefäß sind durch Verbindung mit einem (nicht gezeigten) Antrieb kippbar, um das Auffüllen, die Probenentnahme, die Schlackebe-

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seitigung und das Abstechen zu erleichtern. Der Mantel 2 ist mit einer basischen feuerfesten Ausmauerung 4 ausgekleidet. Vorzugsweise wird mit lösbar angebrachten Mänteln gearbeitet, weil mehrere Mantel erforderlich sind, um einen ununterbrochenen Betrieb aufrechtzuerhalten. Während ein Mantel im Einsatz steht, werden ein oder mehrere Ersatzmäntel neu ausgemauert. Eine waagrecht verlaufende, von konzentrischen Rohren ausgebildete Blasform 5 sitzt in der Seitenwand des Gefäßes nahe dem Boden des Gefäßes, um die Fluide einzublasen. Falls erwünscht, können Blasformen zusätzlich zu den oder an Stelle der Blasformen in der Seitenwand auf dem Boden des Gefäßes angeordnet sein. Vorzugsweise wird jedoch mit mindestens zwei Blasformen gearbeitet, die sich in der Seitenwand des Gefäßes nahe dem Boden befinden und derart horizontal verlaufen, daß eine asymmetrische Anordnung erhalten wird. Das heißt zwei Blasformen sollten jeweils nicht so angeordnet sein, daß ihre Achsen und damit auch die eingeblasenen Fluidströme einander diametral gegenüberstehen. Durch eine asymmetrische Anordnung der Blasformen wird das Durchmischen der Schmelze mittels der eingeblasenen Gase verbessert. Die Blasform 5 besteht aus einem Innenrohr 6 und einem konzentrischen Außenrohr 7. Sauerstoff wird allein oder im Gemisch mit einem Verdünnungsgas durch das Innenrohr 6 eingeblasen, während das Schutzgas durch das Außenrohr 7 der Blasform hindurch eingebracht wird. Das Schutzgas bildet einen schützenden, ringförmigen Mantel um den Sauerstoffstrom herum aus; dieser Mantel schützt die feuerfeste Auskleidung gegen rasche Zerstörung.

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Der Druck der Fluide muß ausreichend groß sein, damit die Fluide in die Schmelze eindringen können. Vorzugsweise sind die absoluten Drücke der Fluide an den Blasformeinlassen sowohl des Mittelkanals als auch des Ringkanals mindestens doppelt so hoch wie die absoluten Drücke der Fluide an den Auslassen .

Eine detaillierte Beschreibung eines Gefäßes sowie von Blasformen, die sich zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens eignen, findet sich in der US-PS 3 7O3 279. Das Durchblasgas kann in die Schmelze über die gleiche Blasform oder Blasformen eingeblasen werden, die auch für den Sauerstoffstrom verwendet werden, oder aber über gesonderte Blasformen; ersteres ist vorzuziehen. Vorzugsweise wird, nachdem der Sauerstoffblasvorgang abgeschlossen ist, das Durchblasgas über dem Mittelkanal der Blasform und durch den Ringkanal hindurch eingeblasen, um zu verhindern, daß schmelzflüssiges Metall zurück in die Blasform strömt, wo es erstarren würde.

Die Metallraffinierphase des vorliegenden Verfahrens wird durchgeführt, indem Sauerstoff und ein Verdünnungsgas sowie ein Schutzfluid (wobei es sich bei beiden um Argon handeln kann) in die Schmelze durch die eingetauchten Blasformen hindurch eingeblasen werden. Die Entkohlung, d.h. die Reaktion des eingeblasenen Sauerstoffs mit Kohlenstoff in der Schmelze, führt zu einer gesteuerten Oxidation der Badkomponenten und erzeugt War-

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me, die die Badtemperatur aufrechterhält. Die Schmelze wird anfänglich mit einem hohen Verhältnis von Sauerstoff zu Verdünnungs- und Schutzgas geblasen. Je nach der Zusammensetzung des zu raffinierenden Stahls kann das Verhältnis von Sauerstoff zu Verdünnungsgas und Schutzfluid abgesenkt werden, und zwar im allgemeinen in mehreren Stufen, um während des gesamten Blasvorganges günstige thermodynamische Bedingungen bei sinkenden Sauerstoffgehalten aufrechtzuerhalten.

Weil der Sauerstoff und andere Gase unterhalb der Oberfläche der Schmelze und mit hoher Geschwindigkeit eingeleitet werden, findet eine ausgezeichnete Durchmischung innerhalb der Schmelze statt; es kommt zu einem innigen Kontakt zwischen Gas und Metall sowie zwischen Schlacke und Metall. Infolgedessen wird die Reaktionskinetik aller chemischen Prozesse, die innerhalb des Gefäßes ablaufen, wesentlich verbessert. Dies gestattet eine Entschwefelung auf sehr niedrige Werte (unter 0,005 %) in der Regel innerhalb einer Blasdauer von weniger als zehn Minuten und ohne Zugabe von kostspieligen Entschwefelungsmitteln wie Calcium, Magnesium oder Seltenerden. Die Entphosphorisierung von Legierungen, die weniger als ungefähr 1 % Chrom enthalten, läßt sich leicht verwirklichen, indem das Bad auch unter O,1 % Kohlenstoff unter Verwendung eines Gasgemischs entkohlt wird, das mindestens 75 % Sauerstoff enthält. Die so gebildete phosphorhaltige Schlacke muß dann abgezogen werden, bevor mit einem Durchblasgas geblasen wird oder Reduzierungsmit-

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tel, Desoxidationsmittel oder Entschwefelungsmittel zugesetzt werden.

Weitere wesentliche Vorzüge des vorliegenden Verfahrens sind
eine sehr enge Beherrschung des Endkohlenstoffgehalts sowie
sehr niedrige Restwerte an Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff. Typische Restwerte dieser drei Elemente, wie sie bei der praktischen Durchführung des vorliegenden Verfahrens erhalten werden, sind in der Tabelle I zusammengestellt.

TABELLE I

rostfreier niedriglegierter Stahl Stahl

Sauerstoff 4O-7O ppm 20-50 ppm

Wasserstoff 2-4 ppm 1-3 ppm

Stickstoff 150-200ppm 20-50 ppm

Des weiteren werden in der Schmelze vorhandene Mengen an Blei und Zink auf Werte abgesenkt, die metallurgisch harmlos sind.

Aufgrund der mittels des vorliegenden Verfahrens erhaltenen
synergistischen Ergebnisses, d.h. niedriger Gasgehalt (Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff) in Verbindung mit niedrigem Schwefelgehalt und erhöhter Fließfähigkeit der Schmelze, werden Gußstücke von bisher nie erreichter Oberflächengüte, innerer

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Reinheit und verbesserten mechanischen Eigenschaften erzielt. In der untenstehenden Tabelle II sind die chemischen und physikalischen Eigenschaften von zwei Gußstücken aus rostfreiem Stahl CA6NM miteinander verglichen, wobei entsprechend der ASTM-Spezifikation A296 das eine auf herkömmliche Weise und das andere .mittels des vorliegenden Verfahrens hergestellt wurde.

TABELLE II	Chemische Zu	C	ASTM Spez.	bekannt	Erfindung
sammen se tzung	Mn	A296
(30	Si ■
Cr	O,O6 max.	O.O5	Ο.Ο26
Ni	1,0O max.	O,6O	0,47
Mo -	1,OO max.	O, 55	0,96
S	11,5 - 14,0	1 2, 7O	12,81
P	3,5 - 4,5	3,80	4,00
Mechanische Eigenschaften	0,40- 1 ,OO	0,50	0, 57
Zugfestigkeit (N/mm )	Ο,Ο3 max.	0,025	0,022
Streckgrenze (N/mm )	O,Ο4 max.	O.O2O	0.O25
Dehnung {%)
Einschnürung (%)	758,4 min.	792,9	846,7
Kerbschlagzähigkeit	551,6 min.	689,5	746,7
15 min.	20	21
35 min.	60	67
keine	8,8	10,4-10,8

Charpy V bei Raumtemperatur (J)

Aus der Tabelle II ist zu erkennen, daß das entsprechend dem vorliegenden Verfahren hergestellte Gußteil in jeder Hinsicht und insbesondere bezüglich der Kerbschlagzähigkeit, überlegen

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ist. Der Unterschied in der Zähigkeit ist noch stärker beeindruckend, wenn man berücksichtigt, daß bei diesem speziellen Gußteil der Schwefelgehalt 0,022 % an Stelle des üblichen Wertes von weniger als 0,01 % betrug, wie er sich mit dem pneumatischen Raffinieren erzielen läßt. In diesem Falle war keine spezielle Entschwefelungsbehandlung vorgesehen.

Mit hochfesten Legierungen wie HY-13O wurde eine 85 %ige Ver besserung der Kerbschlagzähigkeit für ein entsprechend dem vorliegenden Verfahren hergestelltes Gußteil gegenüber einem Gußteil der gleichen Legierung erzielt, das aus vakuumentgastem Metall gefertigt wurde. Eine derart hohe Kerbschlagzähigkeit übertrifft jede bisher erzielte Kerbschlagzähigkeit von Gußxeilen aus dieser Legierung bei weitem.

Beispiel 1

Ein elektrischer Lichtbogenofen wurde mit 2853 kg ΗΥ-80-Schrott, 2662 kg Flußstahlschrott und 136 kg Kalk beschickt. An die Elektroden wurde Spannung angelegt; die Charge wurde innerhalb ungefähr einer Stunde geschmolzen. Im Anschluß an das Niederschmelzen wurde die Zusammensetzung in herkömmlicher Weise eingestellt, um die unten angegebene Zusammensetzung beim Abstechen aus dem Ofen sowie eine Temperatur von ungefähr 1700 C zu erzielen .

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Die genannte Schmelze wurde aus dem Lichtbogenofen in eine Transportpfanne abgestochen und dann in das Raffiniergefäß eingebracht. 227 kg Kalk, 45 kg MgO und 27 kg Aluminium wurden der Charge zugesetzt. Zu Anfang des pneumatischen Raffiniervorganges lag die Temperatur der Schmelze bei 1593 C. Die Schmelze wurde über zwei eingetauchte, waagrechte, aus konzentrischen Rohren aufgebaute Blasformen geblasen, die in der unteren Seitenwand eines feuerfest ausgekleideten Raffiniergefäßes der in der Fig. veranschaulichten Art asymmetrisch angeordnet waren.

Das Blasgas, das aus Sauerstoff verdünnt mit Argon bestand, wurde durch das Innenrohr der Blasformen hindurch eingeblasen. Argon wurde als Schutzfluid benutzt und durch den Ringkanal der Blasformen hindurch eingeblasen. Das Verhältnis der Sauerstoffdurchflußmenge zu derjenigen der kombinierten Argonströme betrug 3:1. Insgesamt wurden 60,9 m Sauerstoff eingeblasen. Die kombinierte Gasdurchflußmenge der eingeblasenen Gase lag bei ungefähr 170 Nm /h. Ungefähr 9 Minuten nach Beginn des Blasvorganges wurden 5,O kg Chrom und 8,2 kg normalen Mangans der Schmelze zugesetzt. Am Ende des Blasvorgangs betrug die Temperatur der Schmelze 1693° C; der Kohlenstoffgehalt lag bei 0,10 %.

Im Anschluß an die Zugabe von 50 % FeSi in einer Menge von 45,4 kg wurde die Schmelze durchgeblasen und umgerührt, indem Argon in einer Menge von ungefähr 113 Nm /h 4 Minuten lang durch beide Kanäle beider Blasformen hindurch eingebracht wurde.

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Die Temperatur der Schmelze lag zu diesem Zeitpunkt bei 1361 C. Die Schmelze wurde dann in herkömmlicher Weise desoxidiert und mit Argon 2 weitere Minuten lang durchgeblasen, bevor sie in eine Stopfenpfanne zum anschließenden Vergießen in Formen abgestochen wurde. Die Zusammensetzung des Ofenabstichs und die Endzusammensetzung der raffinierten Schmelze beim Abstechen sind nachfolgend zusammengestellt.

Analyse %C %Mn %5i %Cr %Ni %Mo %P %S

Ofenabstich 0,32 O,54 O,55 1,29 2,85 O.43 0,014 O.OO4 raffinierte

Schmelze O.1O 0,61 0,35 1,49 2,97 O,42 O.O17 0,001

Beispiel 2

Für Vergleichszwecke wurde eine konventionell verarbeitete Charge aus HY-80 (einem niedriglegierten Stahl) wie folgt hergestellt. Ein elektrischer Lichtbogenofen wurde mit 6804 kg HY-8O-Schrott, 24,9 kg Chrom, 6387 kg Flußstahlschrott und 272 kg Kalk beschickt. An die Elektroden wurde Spannung angelegt; die Charge wurde innerhalb von etwa 75 Minuten geschmolzen und auf 1266 C erhitzt. Dann wurden in das Bad ungefähr 113 Nm /h Sauerstoff über eine von Hand gehaltene, abschmelzende Lanze eingeblasen. Die dabei gebildete Schlacke wurde abgestrichen; es wurde eine Badtemperatur von 1293 C gemessen.

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Dann wurden der Schmelze zugesetzt:

90,7 kg Kohlenstoff, 226,8 kg 50%-FeSi, 226,8 kg Kalk, 99,8 kg Chrom, 129,3 kg Ni und 29,9 kg MoO₃.

Den Elektroden wurde erneut Strom zugeführt; innerhalb einer Zeitspanne von 45 Minuten wurde die Badtemperatur auf 1370 C gesteigert. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine vorläufige Probe

entnommen, deren Zusammensetzung unten angegeben ist. Danach wurden 226,8 kg Kalk, 90,7 kg Chrom, 61,2 kg Ni und 12,7 kg FeMo zugesetzt. Die Schmelze wurde weiter entkohlt, indem über eine von Hand gehaltene, abschmelzende Lanze 19O Nm Sauerstoff eingeblasen wurden. Nach einer Blasdauer von ungefähr 20 Minuten wurde ein Kohlenstoffgehalt von O,O7 % gemessen. 124,7 kg SiMn und 59,4 kg 75%-FeSi wurden zugesetzt; dieCharge wurde sofort abgestochen; eine Probe wurde untersucht. Die Endzusammensetzung des Abstichs ist gleichfalls unten angegeben.

Analyse %C %Mn %Si %Cr %Hi %Mo %P %S vorläufig 0,63 O,26 1,06 0,93 2,32 0,34 0,016 0,006 Abstich O.1O O,63 0,47 1,4O 2,79 O,40 0,015 0,007

In der untenstehenden Tabelle III sind die physikalischen Eigenschaften der Gußstücke einander gegenübergestellt, die aus den Schmelzen entsprechend den vorstehend angegebenen Beispielen 1 und 2 hergestellt wurden, wobei beide in herkömmlicner Weise eine im wesentlichen gleiche Wärmebehandlung erfuhren.

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TABELLE III (HY-80)

Beispiel 1 Beispiel 2

Zugfestigkeit (N/mm²) 708,4 705,5

Streckgrenze (N/mm ) 601,2 606,0

Dehnung (%) 22 21

Einschnürung {%) 55 53

Kerbschlagzahigkeit bei 7,9;13,6;14,6 6,O;6,1;5,O 38 C - Charpy V (J)

Aus der Tabelle III ist zu erkennen, daß sämtliche Eigenschaften der Gußstücke im wesentlichen die gleichen sind, bis auf die wesentlich verbesserte Kerbschlagzähigkeit der Gußteile, die entsprechend dem vorliegenden Verfahren hergestellt wurden. Man würde erwarten, daß ähnliche Eigenschaften erhalten werden, weil sowohl die chemische Zusammensetzung als auch die Wärmebehandlung der Gußstücke im wesentlichen die gleichen waren. Die erhöhte Kerbschlagzähigkeit dürfte die verbesserte interne Reinheit der Schmelze widerspiegeln, die mit dem vorliegenden Verfahren erzielt wurde. Während dieser Anstieg der Zähigkeit als solcher eine betrachtliche Verbesserung der Güte des Gußstuckes darstellt, wurde eine zusätzliche Verbesserung von großer Wichtigkeit beim Reinigen und Nachbearbeiten der Gußteile beobachtet. Die aus der Schmelze des Beispiels 1 hergestellten Gußstücke erforderten erheblich weniger Reinigung, Schleifen, Schweißen und andere Ausbesserungsarbeiten als die bekannten Gußteile aus der Schmelze des Beispiels 2. Diese Verbesserung vjar unerwartet und aufgrund der bisherigen Erfahrun-

8 O 9 8 h O / I O h 7

gen nicht voraussehbar; sie ist für die Gießereitechnik von großer Bedeutung, weil die damit verbundenen Arbeitseinsparungen einen wesentlichen Teil des Wertes des Gußstückes ausmachen .

Zusätzlich zu den vorstehend erläuterten überraschenden Verbesserungen wurden weitere Verbesserungen an HY-80-Gußteilen festgestellt, die entsprechend dem vorliegenden Verfahren hergestellt wurden. Beispielsweise waren bei einem erfindungsgemäß gefertigten Experimentiergußstück nur 5 Reparaturschweißungen verglichen mit 95 Reparaturschweißungen erforderlich, die bei dem gleichen Gußstück notwendig waren, das auf konventionelle Weise gefertigt worden war. Des weiteren zeigten erfindungsgemäß hergestellte Gußteile selbst bei Querschnittsabmessungen von 33 cm keine Wasserstoffflockenbildung.

Beispiel 3

Ein elektrischer Lichtbogenofen wurde mit 4058 kg Schrott aus rostfreiem 18-8-Stahl, 18,1 kg Kohlenstoff und 226,8 kg Kalk beschickt. Den Elektroden wurde Strom zugeführt; die Charge wurde geschmolzen. Im Anschluß an das Herunterschmelzen wurde die Zusammenstellung in konventioneller Weise eingestellt, um eine Ofenabstichzusammensetzung der unten angegebenen Art und eine Temperatur von ungefähr 1704 C zu erreichen.

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Die Schmelze wurde aus dem Lichtbogenofen in eine Transportpfanne abgestochen und dann in das Raffiniergefäß eingebracht. Der Charge wurden 226,8 kg Kalk zugesetzt. Zu Beginn der pneumatischen Raffinierbehandlung betrug die Temperatur der Schmelze 1320 C. Die Schmelze wurde über zwei eingetauchte, waagrechte, aus konzentrischen Rohren bestehende Blasformen geblasen, die in der unteren Seitenwand eines Raffiniergefäßes der in der Fig. gezeigten Art asymmetrisch angeordnet waren. Das Blasgas bestand aus mit Argon verdünntem Sauerstoff, der über die mittleren Rohre eingeblasen wurde. Argon wurde als Schutzfluid durch die Ringkanäle der Blasformen hindurch eingebracht. Das Verhaltnis von Sauerstoff zu den kombinierten Argondurchflußmengen betrug 3:1 . Insgesamt wurden 51 m Sauerstoff eingebracht. Die kombinierte Durchflußmenge der eingeblasenen Gase (d.h. Sauerstoff plus Argon) betrug ungefähr 198 Nm /h. Nach einer Blasdauer von 21 Minuten bei dem 3:1-Verhältnis betrug die Temperatur der Schmelze 1415 C, während der Kohlenstoffgehalt bei 0,15 % lag. Das Verhältnis zwischen der Sauerstoffdurchflußmenge zu der kombinierten Argondurchflußmenge wurde dann auf 1:1 geändert. Bei diesem Verhältnis wurde der Blasvorgang für etwa 15 Minuten fortgesetzt; während dieser Zeitspanne wurden insgesamt 28 m Sauerstoff eingeblasen. Danach wurde das Verhältnis zwischen dem Sauerstoff und den kombinierten Argonströmen erneut auf 1:3 geändert; innerhalb einer Zeitspanne von 4 Minuten wurden 2,8 m Sauerstoff eingeblasen. Dann wurden 181,4 kg FeCrSi₁ 45,4 kg Kalk und 97,5 kg 5O%-FeSi zuge-

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setzt. Die Schmelze wurde 17 Minuten lang nur mit Argon gerührt und durchgeblasen, wobei Argon durch beide Kanäle beider Blasformen eingebracht wurde. Die Abstichtemperatur betrug 1324 C. Die Charge wurde dann in eine Stopfenpfanne für anschließendes Vergießen in Formen abgestochen.

Analyse %C %Mn %Si %Cr %Ni %Cu %Mo" %P %S

Ofenabstich 0,35 O,75 0,34 19,29 8,95 O,34 0,65 O.O29 0,00 Raffinierte

Schmelze O,02 0,70 1,47 2O.O9 9,54 0,33 0,63 0,028 O,OO

Beispiel 4

Für Vergleichszwecke wurde eine konventionell verarbeitete Charge aus rostfreiem 18-8-Stahl wie folgt hergestellt. Ein elektrischer Lichtbogenofen wurde mit 8483 kg 18-8-Schrott, 169,6 kg FeNi, 68,0 kg Kohlenstoff und 1134 kg Kalk beschickt. Den Elektroden wurde Strom zugeführt; die Charge wurde innerhalb von etwa 118 Minuten geschmolzen und auf 1293 C erhitzt. Eine zu diesem Zeitpunkt entnommene vorläufige Probe hatte die unten angegebene .Zusammensetzung. Dann wurden über eine von Hand gehaltene, abschmelzende Lanze ungefähr 340 Nm Sauerstoff in das Bad eingeblasen. Die dabei gebildete Schlacke wurde abgestrichen; der Schmelze wurden zugesetzt: 10.33 kg FeCrSi, 136,1 kg FeCr mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, 363 kg Kalk, 36,3 kg Ni.

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An die Elektroden wurde erneut Spannung angelegt; die Charge wurde in eine Pfanne zum anschließenden Vergießen in Formen abgestochen. Die Zusammensetzung der vorläufigen Probe und die Zusammensetzung des Endabstichss waren wie folgt.

Analyse %C %Mn %5i %Cr %Ni %Mo %P %5 vorläufig O,45 O,53 0,42 17,65 8,78 0,83 0,028 0,010 Abstich O,05 0,63 1,21 19,84 8,85 0,78 0,033 O.0O5

Die mechanischen Eigenschaften der Gußteile aus den Schmelzen der Beispiele 3 und 4 waren im wesentlichen die gleichen. Die mittlere Zeitdauer, die, basierend auf 6 Gußteilen, für die Reinigung und Ausbesserung von erfindungsgemäß hergestellten Gußteilen erforderlich war, lag jedoch näherungsweise 30 % unter der mittleren Zeitdauer, die das Reinigen und Ausbessern von 7 gleichartigen Gußteilen erforderte, die auf bekannte Weise hergestellt waren.

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Claims

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN ELFENSTRASSE32 · D-80D0 MÜNCHEN 83 L-1O943-G Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von Fertigprodukte bildenden Metallgußstücken mit verbesserter Oberflächen- und Innengüte, bei dem (a) vorbestimmte Chargenstoffe in einem Ofen geschmolzen werden, (b) die Schmelze raffiniert wird, (c) die Schmelze in eine Form gegossen wird, (d) die Schmelze in der Form zum Erstarren gebracht wird und (e) das Gußstück aus der Form entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

(1) die Schmelze vom Schmelzofen in ein mit mindestens einer eingetauchten Blasform versehenes Raffiniergefäß überführt wird und

(2) die Schmelze raffiniert wird, indem (a)

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sauerstoffhaltige Gasstrom von einem ringförmigen Strom aus

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FERNSPRECHER: 089/6012039 · KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN "»

ORIGINAL INSPECTED

einem Schutzfluid umgeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdünnungsgas Argon, Helium, Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserdampf und/oder ein Kohlenwasserstoffgas verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdünnungsgas Argon verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daS als Durchblasgas Argon, Helium, Stickstoff und/oder Wasserdampf verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Durchblasgas Argon verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzfluid Argon, Helium, Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserdampf und/oder ein Kohlenwasserstofffluid verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzfluid Argon verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

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gekennzeichnet, daß ein mit mindestens zwei eingetauchten Blasformen versehenes Raffiniergefäß verwendet wird.

1O. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Raffiniergefäß verwendet wird, bei dem die Blasformen in der Seitenwand des Gefäßes nahe dem Boden waagrecht verlaufend derart angeordnet sind, daß die Blasformachsen asymmetrisch liegen.

. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der absolute Druck der eingeblasenen Fluide an den Blasformeinlässen mindestens doppelt so hoch wie der absolute Druck der Fluide an den Blasformauslässen gehalten wird.

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